เจาะลึกเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ที่ทําให้รุ้งกินน้ํามีลักษณะเป็นส่วนโค้งครึ่งวงกลม

หลายคนอาจเคยสังเกตเห็นรุ้งกินน้ําปรากฏบนท้องฟ้าหลังฝนตก ซึ่งภาพของแถบสีโค้งสวยงามมักจะดูเหมือนครึ่งวงกลมเสมอ แต่เคยสงสัยไหมว่าทําไมมันถึงไม่เป็นภาพก้อนเมฆรูปทรงอื่น

หรือทําไมไม่เป็นวงกลมเต็มวงให้เราเห็นตั้งแต่บนท้องฟ้าจนถึงพื้นดิน คําตอบของปรากฏการณ์นี้ซ่อนอยู่ในหลักการของฟิสิกส์เรื่องการหักเหและการสะท้อนของแสงภายในหยดน้ําฝนที่ลอยอยู่ในอากาศ

ซึ่งอธิบายได้ง่ายกว่าที่หลายคนคิดไว้มาก รุ้งกินน้ําเกิดขึ้นเมื่อแสงแดดส่องผ่านละอองน้ําจํานวนมหาศาลที่แขวนลอยอยู่ในบรรยากาศ แสงสีขาวจากดวงอาทิตย์จะเดินทางเข้าสู่หยดน้ําแต่ละหยด

แล้วเกิดการหักเหแยกตัวออกเป็นสีต่างๆ

จากนั้นแสงเหล่านั้นจะสะท้อนกลับที่ผิวด้านในของหยดน้ํา และหักเหออกมาอีกครั้งเพื่อเข้าสู่สายตาเรา

การที่เรารับรู้เป็นรูปทรงโค้งเป็นเพราะดวงตาของเรามองเห็นแสงที่ทํามุมเฉพาะเจาะจงกับแหล่งกําเนิดแสงนั่นเอง

มุมที่แสงสีต่างๆ สะท้อนออกมาจากหยดน้ํานั้น โดยปกติจะทํามุมประมาณ 40 ถึง 42 องศาเมื่อวัดเทียบกับแนวเส้นตรงที่ลากจากดวงอาทิตย์ผ่านมายังดวงตาของผู้สังเกต เส้นตรงนี้เปรียบเสมือนแกนกลางของทรงกลม

หากเราจินตนาการดูจะพบว่าจุดทั้งหมดที่ทํามุม 42 องศารอบๆ แกนนี้จะเรียงตัวกันเป็นรูปกรวยโดยมีดวงตาของเราเป็นจุดยอด เมื่อกรวยนี้ตัดกับระนาบสายตาหรือพื้นโลก

รูปร่างที่เกิดขึ้นจึงปรากฏออกมาเป็นเส้นโค้งที่เราเรียกว่ารุ้งกินน้ํา หากเราอยู่บนพื้นดินปกติ เราจะมองเห็นเส้นโค้งเป็นเพียงครึ่งวงกลมเพราะพื้นโลกบดบังส่วนล่างของวงกลมนั้นไว้ แต่จริงๆ

แล้วรุ้งกินน้ําเป็นวงกลมที่สมบูรณ์ นักบินหรือผู้ที่อยู่บนที่สูงมากและมีละอองน้ําลอยอยู่อย่างเหมาะสมจะสามารถมองเห็นรุ้งกินน้ําเป็นวงกลมเต็มวงได้

ซึ่งเป็นภาพที่หาชมได้ยากและตอกย้ําให้เห็นว่าหลักการทางเรขาคณิตของแสงนั้นแม่นยําเพียงใด การที่รุ้งกินน้ํามีรูปร่างเช่นนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าฝนตกที่ไหน หรือมีก้อนเมฆมากแค่ไหน

แต่มันขึ้นอยู่กับตําแหน่งของเราเมื่อเทียบกับตําแหน่งของดวงอาทิตย์และหยดน้ําฝน เมื่อเราเคลื่อนที่ ตําแหน่งของรุ้งกินน้ําก็จะเปลี่ยนไปพร้อมกับเราด้วย ดังนั้นจึงไม่มีใครสามารถเดินไปแตะปลายรุ้งได้จริง

ไม่ว่าเราจะพยายามเดินตามไปนานแค่ไหนก็ตาม เพราะมันคือภาพลวงตาที่เกิดจากการหักเหของแสง ณ จุดตําแหน่งที่ดวงตาของเราทํามุมกับหยดน้ําอย่างพอดีเท่านั้น

ความเข้าใจเรื่องนี้ช่วยให้เรามองเห็นความสวยงามของธรรมชาติผ่านเลนส์ของวิทยาศาสตร์ที่จับต้องได้ ซึ่งรุ้งกินน้ํานอกจากจะเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สวยงามแล้ว

ยังเป็นบทเรียนบทสําคัญที่แสดงให้เห็นถึงธรรมชาติของแสงที่เดินทางและสะท้อนกลับอย่างมีระเบียบวินัยในทุกๆ ครั้งที่เกิดฝนตกแดดออก